[发明专利]一种氟碘酸铈二阶非线性光学晶体材料及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种氟碘酸铈二阶非线性光学晶体材料及其制备和应用，该晶体材料的化学式为CeF₂(IO₃)₂，分子量为527.95，属于正交晶系，其空间群为Pna21，晶胞参数为α＝β＝γ＝90°，Z＝4，晶胞体积为本发明的晶体CeF₂(IO₃)₂在1064nm激光照射下其粉末SHG系数为KH₂PO₄(KDP)的8.0倍，且在1064nm激光照射下能实现相位匹配,表明其在激光频率转换、光电调制、激光信号全息储存等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于非线性光学晶体材料技术领域，涉及一种氟碘酸铈二阶非线性光学晶体材料及其制备和应用。

背景技术

二阶非线性光学晶体的典型特征是具有倍频效应(SHG)，是一种重要的光电功能材料，在激光频率转换、光电调制、激光信号全息储存等领域具有重要的应用前景。目前已商业化的非线性光学材料有BBO(β-偏硼酸钡)、LBO(硼酸锂)、KDP(磷酸二氢钾)、KTP(磷酸钛氧钾)等。随着激光技术的发展和可调谐激光器的出现，非线性光学器件发展迅速，激光倍频、混频、参量振荡与放大；电光调制、偏转、Q开关和光折变器件等相继出现。以上的这些研究与应用，对非线性光学材料提出了更多更高的物理、化学性能的要求，而目前非线性光学材料的发展尚难以满足其要求，因此，需要不断开发新型的非线性光学晶体。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种氟碘酸铈二阶非线性光学晶体材料及其制备和应用，该晶体表现出强的倍频效应，其粉末SHG系数为KH₂PO₄(KDP)的8倍以上，且能实现相位匹配，是具有潜在应用价值的非线性光学材料。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一提供了一种氟碘酸铈二阶非线性光学晶体材料，其化学式为CeF₂(IO₃)₂。

进一步的，该晶体材料属于正交晶系，其空间群为Pna21，晶胞参数为α＝β＝γ＝90°，Z＝4，晶胞体积为更进一步的，该晶体材料的晶胞参数为α＝β＝γ＝90°，Z＝4，晶胞体积为

本发明的氟代碘酸盐的晶体结构如下：每个Ce⁴⁺离子分别和六个氧原子以及三个氟原子配位形成CeO₆F₃多面体，其中六个氧配体分别和不同的六个IO₃基团连接，而氟原子作为结构导向剂，显著影响Ce⁴⁺阳离子的配位环境，导致形成具有较大局部偶极矩的氟化四价铈中心多面体；相邻的[CeO₆F₃]单元通过氟原子进行连接，从而形成了1D的[CeF₂O₃]_∞链状结构。连接了三个Ce原子的[IO₃]基团可以进一步作为层间连接剂，从而形成最终的三维结构。

本发明的技术方案之二提供了一种氟碘酸铈二阶非线性光学晶体材料的制备方法，先取铈源、碘源、氟源、硫酸和水混合形成初始混合原料，硫酸提供了酸性的环境更有利于晶体材料的生长，再置于密封的水热条件下反应晶化，即得到目的产物。

进一步的，所述的铈源为二氧化铈；所述的碘源为碘酸、五氧化二碘、高碘酸中的至少一种，优选为碘酸；所述的氟源为氢氟酸。

进一步的，初始混合原料中，铈元素、碘元素、氟元素和硫酸的摩尔比为1：(0.5～50)：(0.5～50)：(1～50)。更进一步的，初始混合原料中，铈元素、碘元素、氟元素和硫酸的摩尔比例为1：(1～10)：(1～20)：(2～30)。